智慧电厂信息化建设解决方案

智慧电厂信息化建设

解 决 方 案

电厂信息化建设解决方案V3.0

目录

第1章 综 述 ......................................................... 10

1.1 电厂信息化的定义 ............................................ 10 1.2 电厂信息化建设的目的和意义 .................................. 10

1.2.1迫切需要信息化建设 ...................................... 10 1.2.2 统一规划使得建设更具规范性 .............................. 2 1.2.3实现电力企业数据共享 ..................................... 2 1.2.4 降低信息化建设的总成本 .................................. 3 1.3 规划原则 ..................................................... 3

1.3.1 系统性和完整性 .......................................... 3 1.3.2 实用性和先进性 .......................................... 4 1.3.3 标准化和开放性 .......................................... 4 1.3.4 安全性和可靠性 .......................................... 4 1.3.5 经济性和灵活性 .......................................... 5 1.4 标准和依据 ................................................... 5 第2章 总体结构 ....................................................... 9

2.1 规划的总体目标 ............................................... 9 2.2 电厂信息化结构模型 ........................................... 9 2.3 电厂信息化总体功能结构 ...................................... 10

2.3.1 广义控制系统（广义 DCS） ............................... 11 2.3.2 厂级监控信息系统(SIS) .................................. 11 2.3.3 仿真研究系统(SIMU) ..................................... 11 2.3.4 管理信息系统(MIS) ...................................... 12 2.3.5 视频监控系统(VMS) ...................................... 12 2.4 硬件支撑环境 ................................................ 13 第3章 广义控制系统（广义 DCS） ...................................... 15

3.1 系统定义、范围 .............................................. 15 3.2 系统功能要点 ................................................ 15 第4章 厂级监控信息系统（SIS） ....................................... 17

4.1 定义和范围 .................................................. 17 4.2 系统建设原则 ................................................ 17 4.3 系统功能 .................................................... 18

4.3.1 数据采集与处理 ......................................... 18 4.3.2 运行工况监视与查询 ..................................... 19

4.3.2.1 过程监视 ......................................... 19 4.3.2.2 事件记录 ........................................ 20 4.3.2.3 实时趋势显示 .................................... 20 4.3.2.4 历史趋势显示 .................................... 20 4.3.2.5 数据查询 ........................................ 20 4.3.3 运行统计与考核 ......................................... 21

4.3.3.1 运行统计与考核 .................................. 21 4.3.3.2 生产日志 ........................................ 21 4.3.3.3 自动报表 ........................................ 21 4.3.4 性能计算与分析 ......................................... 22

4.3.4.1 性能计算 ........................................ 22 4.3.4.2 耗差分析 ........................................ 22 4.3.5 运行优化 ............................................... 23

4.3.5.1 工况分析 ........................................ 23 4.3.5.2 操作指导 ........................................ 23 4.3.5.3 吹灰优化 ........................................ 23 4.3.5.4 锅炉燃烧优化 .................................... 23 4.3.5.5 凝汽器冷端优化 .................................. 24 4.3.6 负荷优化分配指导 ....................................... 24 4.3.7 控制系统优化 ........................................... 24

4.3.7.1 控制系统诊断 .................................... 24 4.3.7.2 控制系统优化 .................................... 25 4.3.8 应力与寿命管理 ......................................... 25 4.3.9 设备状态监测 ........................................... 25 4.3.10设备可靠性管理 ......................................... 26

4.3.10.1 设备可靠性指标统计分析 ......................... 26 4.3.10.2 设备定期切换试验管理 ........................... 26 4.3.10.3 设备检修辅助决策 ............................... 26 4.3.11机组在线性能试验 ....................................... 27 4.3.12系统管理 ............................................... 27 4.4 系统组成和结构 .............................................. 27

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4.4.1 系统总体要求 ........................................... 28 4.4.2 实时/历史数据库系统 .................................... 29 4.4.3 硬件及系统配置 ......................................... 31

4.4.3.1 网络规划和配置 .................................. 31 4.4.3.2 交换机 .......................................... 32 4.4.3.3 数据库载体 ...................................... 32 4.4.3.4 数据采集接口设备 ................................ 33 4.4.3.5 功能站和客户机 .................................. 33 4.4.3.6 外围设备 ........................................ 33 4.4.4 软件要求 ............................................... 34

4.4.4.1 操作系统 ........................................ 34 4.4.4.2 数据接口软件 .................................... 34 4.4.4.3 数据备份软件 .................................... 34 4.4.4.4 应用软件开发和生存期环境 ........................ 35

4.5 系统实施 .................................................... 35 第5章 仿真研究系统（可选） .......................................... 37

5.1 定义和范围 .................................................. 37

5.1.1 定义 ................................................... 37 5.1.2 范围 ................................................... 37 5.2 系统功能 .................................................... 39

5.2.1 总体功能 ............................................... 39

5.2.1.1 完善的培训功能 .................................. 39 5.2.1.2 设计改造方案验证功能 ............................ 40 5.2.1.3 控制系统研究功能 ................................ 40 5.2.1.4 运行分析研究功能 ................................ 40 5.2.1.5 事故再现及事故预想功能 .......................... 40 5.2.2 仿真研究系统运行功能 ................................... 40

5.2.2.1 正常运行工况 .................................... 41 5.2.2.2 非正常运行工况 .................................. 41 5.2.3 教练员功能 ............................................. 41

5.2.3.1 工况选择/保存功能 ............................... 42 5.2.3.2 冻结／解冻 ...................................... 42 5.2.3.3 故障功能 ........................................ 42

5.2.3.4 外部参数设置功能 ................................ 42 5.2.3.5 回退功能 ........................................ 43 5.2.3.6 事件记录 ........................................ 43 5.2.3.7 重演功能 ........................................ 43 5.2.3.8 快存功能 ........................................ 43 5.2.3.9 模型的加速与减速 ................................ 43 5.2.3.10 学员成绩评定功能 ............................... 43 5.2.3.11 成组故障功能 ................................... 43 5.2.3.12 运行监视功能 ................................... 44 5.2.4 工程师站功能 ........................................... 44

5.2.4.1 面向工程技术人员的工程图形化建模环境 ............ 44 5.2.4.2 友好的图形界面 .................................. 44 5.2.4.3 友好的建模环境 .................................. 44 5.2.4.4 模型维护功能 .................................... 44 5.2.4.5 实时数据库功能 .................................. 45 5.2.4.6 图形组态功能 .................................... 45 5.2.4.7 开放的模型算法库 ................................ 45 5.2.4.8 各种教练员台功能构置扩充功能 .................... 45

5.3 组成和结构 .................................................. 45

5.3.1 培训环境 ............................................... 45 5.3.2 仿真机硬件系统 ......................................... 45

5.3.2.1 仿真服务器 .................................. 46 5.3.2.2 DCS 工程师站（虚拟 DPU 站） ................. 46 5.3.2.3 DCS 操作员站 ................................ 46 5.3.2.4 网络设备和外围设备 .......................... 46 5.3.3 仿真机软件系统 ......................................... 47

5.3.3.1 计算机系统软件 .................................. 47 5.3.3.2 仿真支撑系统软件 ................................ 48 5.3.3.3 模型软件 ........................................ 49 5.3.3.4 教练员站软件 .................................... 49 5.3.3.5 工程师站软件 .................................... 49 5.3.3.6 DCS 监控系统软件 ................................ 49 5.3.3.7 就地操作站软件 .................................. 50

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5.3.3.8 盘台软仿真软件 .................................. 50 5.3.3.9 通讯软件 ........................................ 50

5.4 网络和接口 .................................................. 51 第6章 视频监控及视频会议系统 ........................................ 52

6.1 视频监控 .................................................... 52

6.1.1 系统设计原则 ........................................... 52 6.1.2 集团公司对电厂监控点布设原则要求 ....................... 53

6.1.2.1 火电工程 ........................................ 53 6.1.2.2 水电工程 ........................................ 53 6.1.3 系统总体架构 ........................................... 53 6.1.4 组网方式及其功能要求 ................................... 54

6.1.4.1 集团公司总部 .................................... 54 6.1.4.2 基层单位 ........................................ 56 6.1.5 广域网络要求 ........................................... 57 6.1.6 与视频会议的集成 ....................................... 57

6.1.6.1 基建期到生产期的过渡 ............................ 57 6.1.6.2 监控位置的变动 .................................. 58 6.1.7 生产期电厂视频监控系统 ................................. 58

第7章 管理信息系统(MIS) ............................................. 61

7.1 定义和范围 .................................................. 61 7.2 建立以 EAM 为核心的信息系统 ................................. 61 7.3 系统建设原则 ................................................ 63 7.4 基建期模块 .................................................. 64

7.4.1 办公自动化管理 ......................................... 65 7.4.2 项目计划管理 ........................................... 66 7.4.3 项目费用管理 ........................................... 66 7.4.4 项目安全管理 ........................................... 67 7.4.5 项目质量管理 ........................................... 68 7.4.6 项目达标投产管理 ....................................... 69 7.4.7 财务管理系统 ........................................... 69 7.4.8 项目材料管理 ........................................... 70 7.4.9 项目设备管理 ........................................... 71 7.4.10工程文档管理 ........................................... 72

7.4.11综合查询与决策支持系统 ................................. 73 7.4.12系统管理与接口 ......................................... 74 7.5 生产期模块 .................................................. 74

7.5.1 办公自动化 ............................................. 75 7.5.2 设备管理 ............................................... 76 7.5.3 维修管理 ............................................... 76 7.5.4 运行管理 ............................................... 77 7.5.5 物资管理 ............................................... 78 7.5.6 财务管理 ............................................... 79 7.5.7 人力资源管理 ........................................... 80 7.5.8 燃料管理 ............................................... 81 7.5.9 技术监督管理 ........................................... 82 7.5.10安全管理 ............................................... 82 7.5.11计划统计管理 ........................................... 84 7.5.12生产技术管理 ........................................... 84 7.5.13工程项目管理 ........................................... 85 7.5.14档案管理 ............................................... 86 7.5.15班组建设管理 ........................................... 86 7.5.16党工团建设 ............................................. 87 7.5.17综合查询 ............................................... 87 7.5.18安全经济分析 ........................................... 88 7.5.19竞价上网辅助决策 ....................................... 89 7.5.20系统维护管理 ........................................... 89 7.6 MIS 网络及硬件环境 .......................................... 90 7.7 系统软件要求 ................................................ 91

7.7.1 操作系统 ............................................... 91 7.7.2 数据库 ................................................. 92 7.7.3 软件架构 ............................................... 92 7.7.4 平台要求 ............................................... 92 7.7.5 编码体系 ............................................... 93 7.8 管理信息系统从基建期到生产期的过渡 .......................... 93 7.9 数据规划 .................................................... 95

7.9.1 实时数据采集： ......................................... 95

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7.9.2 实时数据的应用： ....................................... 95 7.9.3 实时数据的镜像及数据发布： ............................. 95 7.9.4 MIS 业务数据的录入和生成 ............................... 96 7.9.5 通过数据抽取实现决策支持 ............................... 96 7.9.6 通过数据接口适配器来实现集团级数据接口 ................. 97 7.9.7 同集团业务系统的数据交换 ............................... 97 7.9.8 同分公司业务系统的数据交换 ............................. 97 7.9.9 生产实时数据的上报 ..................................... 98 7.9.10信息发布到门户 ......................................... 98

第8章 数据安全与系统防护 ............................................ 99

8.1 一般要求 .................................................... 99 8.2 安全网络结构（参见图 2-3） .................................. 99 8.3 网络防病毒和防非法入侵策略 ................................. 100 8.4 实时/历史数据库安全 ........................................ 100 8.5 应用软件的安全可靠性 ....................................... 101 8.6 数据安全备份 ............................................... 101 8.7 系统冗余措施 ............................................... 101 8.8 数据资源访问控制 ........................................... 101 8.9 安全管理和网络管理 ......................................... 101 第9章 分步实施 ..................................................... 103

9.1 实施进度的总体规划 ......................................... 103 9.2 实施步骤及工程概算 ......................................... 109

9.2.1 初步设计阶段 .......................................... 109 9.2.2 管理信息系统基建期部分 ................................ 109 9.2.3 管理信息系统生产期部分 ................................ 109 9.2.4 信息系统工程概算 ...................................... 109 9.3 出厂验收试验和要求 ......................................... 111

9.3.1 试验步骤 .............................................. 111 9.3.2 日程安排 .............................................. 112 9.3.3 设备 .................................................. 112 9.3.4 试验失败 .............................................. 112 9.3.5 现场验收和试验要求 .................................... 113 9.3.6 硬件系统验收 .......................................... 113

9.3.7 SIS/MIS 应用软件系统验收 .............................. 114 9.3.8 数据和文件 ............................................ 114 9.3.9 硬件资料 .............................................. 114 9.3.10软件资料 .............................................. 115 9.3.11用户手册 .............................................. 115 9.3.12软件文件 .............................................. 115 9.4 工程实施对开发商的要求 ..................................... 116

9.4.1 合作伙伴服务的评估 .................................... 117 9.4.2 合作伙伴的实施能力 .................................... 118 9.4.3 对实施方案进行评估 .................................... 118 9.4.4 合作伙伴对项目的商务报价 .............................. 119

第10章 规划的意义及经济性比较 ...................................... 120

10.1 提高投资的有效性 ......................................... 120

10.1.1目标明确避免盲目投资 .................................. 120 10.1.2统一规划平衡投资比重 .................................. 120 10.1.3分步实施有效利用资金 .................................. 120 10.2 提高集团化管理水平 ....................................... 121

10.2.1发挥集团化管理的优势 .................................. 121 10.2.2加强集团化管理意识和手段 .............................. 122 10.2.3提高集团总体效益 ...................................... 122

第1章 综 述

1.1 电厂信息化的定义

电厂信息化可以定义为：综合利用计算机技术、网络技术、软件技术等现代 信息技术，融入先进的管理思想和技术策略，建立贯通发电企业生产经营管理各 环节的信息网络，对企业各环节产生的信息数据进行采集、分析、处理、控制和 反馈，并通过信息网络实现信息资源共享，实现电厂生产经营管理的智能化和自 动化，达到提高企业现代化管理水平，提高企业经济效益，提高企业市场竞争能 力的目标。企业构建“信息化电厂”，将大大加快电力企业信息化的进程，全面 提升电力企业形象和市场竞争的综合实力，加速推进电力事业的飞速发展。

本《规划》提出了利用信息技术提升电厂竞争力即电厂信息化建设的规划方 案。在电厂先进控制系统和安全高效的网络平台、数据库平台基础上，用先进的 管理思想和信息技术对电厂的生产经营管理和生产系统进行统一规划，提出电厂 信息化建设的解决方案，使信息技术与工业技术、管理手段全面融合，从而提升 电厂的生产经营管理水平，增强企业核心竞争力。

1.2 电厂信息化建设的目的和意义

信息化的过程不是一个纯技术的工程，而与组织机构、管理模式、工作流 程、人员素质等多种非技术因素相关。应该将信息系统建设纳入企业战略的范畴 统一规划，从企业生存、市场竞争和客户服务需求角度看待信息化建设。规划的 缺失导致系统建设处于分散状态，分散的系统又导致企业管理层感受不到信息化 带来的效益。因此电厂信息化建设规划具有如下意义：

1.2.1迫切需要信息化建设

在当前的电力市场环境下，电厂信息化建设是要“充分利用电厂的生产和经 营数据，合理规划生产管理流程，实现计算机管理和辅助决策，为电厂的经营目 标服务”。从需求来看，要求电厂的管理信息系统以企业内部网为依托，以经济 分析、成本管理和报价辅助决策为目标，在对大量生产、经营、交易的实时和历 史数据信息进行有效组织和控制的基础上，运用最新的计算机技术、电力经济分 析方法和决策分析模型实现生产经营指标动态分析、投入产出比较、电价趋势分 析、预报以及报价方案分析、评估等功能。

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因此，在电力市场环境下电厂信息化的建设，通过数据挖掘、决策分析等技 术手段，将电厂的全部信息整合在统一的平台上，采用合理的决策分析模型，对 企业的生产成本、设备折旧、物资消耗、报价策略进行分析，为管理者提供智能 化的决策支撑，并结合先进的管理理念，依据对电厂物资流、资金流、工作流的 合理规划，使电厂的业务管理流程化、规范化，满足电厂竞价上网的需求，达到 追求最大利润的目标。

1.2.2 统一规划使得建设更具规范性

从 20 世纪 60 年代起步的电力行业信息化，经过 40 多年的发展，形成了一定 的规模，但由于各电力企业独立规划和运作，始终没有形成统一的信息化标准规 范，加之复杂的专业应用使得发电企业各职能部门只根据自身的需要单独立项， 开发功能单一的专用系统，很少考虑系统的开放性，信息资源没有得到充分利用， 这些系统功能不同，开发工具不同，结构也存在很大差异，最终形成众多的信息 孤岛，给企业领导的经营和决策带来诸多不便。

电厂信息化建设规划在技术层面上，采用标准的接口技术、编码规范和数据 指标体系等，来构建电力企业的统一信息平台。该平台自底向上包括了基础平台、 业务平台和决策支持系统平台。基础平台的建设包括网络平台、安全平台、数据 库平台、应用支撑平台等。业务平台包括各种业务应用子系统和生产管理应用系 统的集成。决策支持层平台则是为公司管理层提供决策支持的智能系统。

1.2.3实现电力企业数据共享

电厂的数据根据其采集手段和应用范围的不同可以分为以下三类：生产过程 控制系统数据、SIS 数据、管理信息系统数据。

? 生产过程控制系统数据：生产过程中的实时数据，来自于各生产控制系统，

通常为自动采集，因此数据具有真实、量大、频率高等特点。 ? SIS 数据：包括全厂各个过程控制系统生产实时/历史数据、SIS 各应用模

块产生的计算分析数据，具有准确、及时、量大、刷新频率高等特点。 ? 管理信息系统数据：是电厂级的管理数据，采集手段主要依赖于人工录入，

部分存在与 SIS 的接口，而基础数据的组织又与电厂管理的深度和细度密 切相关，因此其准确性、数据量大小、更新频率存在差异。 对于电厂如此庞大的数据源，需要全面、统一地对数据进行规范、分类的管 理，以方便存储和检索，有效地分析数据。只有通过电厂信息化统一规划，而非 单一的 EAM、MIS 或 SIS，对所有的数据进行有效的衔接，规范的分类和仔细的

分析，才能为管理者智能决策服务，才能使其变成真正有用的信息。 因此建立生

产过程数据与经营管理信息的集成与应用，实现管控一体化，是 电力企业信息化的必由之路。

1.2.4 降低信息化建设的总成本

在信息系统总成本中，包括软、硬件投入和系统维护费用。从 60 年代生产过 程自动化开始，到 80 年代 90 年代的专项业务应用，直至 90 年代后步入综合应用 阶段，每一阶段的典型应用，都构成了电厂信息化的重大工程，投入了相当的财 力、物力和人力。其中各应用系统的功能模块不可避免地存在重叠部分，硬件系 统平台的构建也会因项目的独立建设而造成资源没有充分利用，造成重复投入的 情况。而以上信息化构建过程不仅在建设期间增加了成本的投入，同时也使得生 产期的人力、财力投入大大增加。更突出的是投入高额资金、花大力气建立起来 的电厂信息化系统存在着难以达到预期效果的问题。有的系统规模很大，实际应 用的范围却很小，有的系统用与不用似乎没有明显的差别，还有的系统后期维护 量太大，若在原有基础上扩充还不如推倒重来。与巨大的投入相比，信息化管理 的效益还远远没有发挥出来。

本电厂信息化建设规划是在数据仓库基础上对电厂物流、资金流、信息流进 行的综合分析系统，其功能体系涵盖电厂生产经营和决策等各个方面，它包括厂 级监控信息系统(SIS)即管控一体化系统、电厂企业资源规划系统/资产管理系统 (ERP/EAM)、发电报价决策系统，将电厂的信息化建设基于统一的目标进行考虑， 即融合多种管控数据对电厂的控制系统进行最优决策，解决了电厂传统控制系统 和管理系统的数字鸿沟，对全厂的经营活动提供最优经济决策支持。

1.3 规划原则

电厂信息化建设以“统一规划、分步实施、控制造价、注重实效”为总原则， 在整个规划的具体设计当中，注重以下方面要求。

1.3.1 系统性和完整性

按照系统工程的观点，把整个企业看作一个有机整体，全盘考虑，统一规划， 避免信息孤岛的产生，避免局部优化时对整体目标的损害，争取达到整体最优化。 整个系统基于“服务生产，面向管理，辅助决策” 的设计思想，着眼于未来和发 展，同时注重结合目前实际情况，进行统一总体规划设计。

1.3.2 实用性和先进性

首先，为充分发挥系统的作用，应注重系统的实用性。在硬件和系统软件平 台的建设方面充分考虑企业特点，适合企业组织形式、业务要求和工作习惯等， 能无缝与现有系统整合，便于数据信息的收集、存储、维护与更新，便于软件系 统的升级维护。同时，为适应电厂不同层次人员，使用简单、实用、人性化，提 供灵活、方便、高效的工作平台。

其次，在实用性的前提下，系统在设计思想、系统架构、采用技术、选用平 台上均要具有先进性、前瞻性、扩充性、开放性。尽可能采用当代先进、成熟和 具备发展潜力的基础架构平台，采用模块化组件技术、面向对象开发技术及基于 Web 的门户技术等，实现企业应用及电子商务的灵活部署与扩展，可以全面集成 系统内部及外部各系统，既要保证系统满足现在的要求，又要适应未来技术的发 展。采用现代管理思想和理论，吸收国内外成功经验，帮助企业管理水平上一个 新台阶。

1.3.3 标准化和开放性

在总体设计、规划上符合国际先进的技术标准及国家有关信息化电厂建设要 求和标准。

进行数据的整体规划，在此基础上建立一整套符合国际/国内/行业/企业标准 的编码体系，对数据进行编码和规范。在数据库设计上严格遵循相关技术标准。 软硬件产品的选择必须坚持标准化和开放性原则，采用开放性体系结构；在应用 软件开发中，遵循软件开发的规范要求。

遵循开放的设计思想，符合各种形式通讯标准及通用开发平台的接口标准， 具有良好的可移植性、可扩展性、可维护性和互连性。按照分层设计，实现软件 模块化实现。对于采用的软件模块化开发方式要满足：一是系统结构分层，业务 与数据分离；二是以统一服务接口规范为核心，使用开放标准；三是模块语意描 述要形式化；四是提炼封装模块要规范化。

系统管理要用参数化方式设置，实现硬件设备、系统软件的配置、删减、扩 充、端口等。数据结构要符合国际标准、国家标准和电力行业标准，数据库的修 改维护界面要简洁、实用、易操作。

1.3.4 安全性和可靠性

系统建设遵循安全、保密的原则，系统对数据操作要实现对各级用户授权限 制。采用统一的用户认证，采用统一的用户、权限管理和控制、密码控制等多种

安全和保密措施。为保证信息的安全性，对于安全性要求高的信息采取物理隔离 和防泄露等手段，对一般内部网上的信息必须建立符合安全要求的防火墙、入侵 检测、数字证书、防病毒、数据加密技术等，能够严格有效地防止外来非法用户 入侵，能够避免遭受网络攻击，防止失密情况的发生，防止非法侵入带来的损失。 对重要的业务系统采取双机热备的方式，保证信息的实时备份。对一般业务数据 库则通过定期数据存储备份实现。网络设计应尽可能避免单点故障发生，关键设 备互连时，应充分考虑冗余备份。

系统安全机制的设计理念应基于平衡控制性与灵活性相结合，同时要求容易 维护，给用户组设定安全模板使其很容易地接触特定的业务对象。这个模板可以 通过客户化控制用户所能接触的业务功能对象及相应数据。

系统设计中要具有容错和动态均衡，平台和应用软件尽量采用主流产品和成 熟技术，降低系统的不稳定性。

1.3.5 经济性和灵活性

充分考虑电厂的现有资源，尽力保护现行系统，新上系统要能最大限度地与 原有网络和数据互连。尽量减少技术风险和投资风险，在保障应用和发展的前提 下，因厂因地合理规划电厂信息化系统。

系统的设计应具有应变能力，以适应未来变化的环境和需求。在系统的体系 构架和功能设计上，体现一定的灵活性，能够满足不同用户、不同情况下的使用 需求。并满足按步实施的要求，系统具有良好的可扩展性及可移植性。

系统采用模块化组件技术可以使得企业完全按照实用性的要求来配置应用模 块，因此可以最大限度地满足购买效用。产品的开放和易集成性可以最大限度降 低客户化的工作量。系统的分步实施能力可以最大限度地控制项目实施风险、节 约投资。

1.4 标准和依据

1. GB/T19001-2000 质量管理体系要求

2. GB/T19000.3-2001 GB/T 19001 在计算机软件开发、供应、安装和维护中的使

用指南

3. 《“九五”期间电力企业计算机管理优化与决策系统建设规范》，1997 4. 《电力工业信息化工作九五规划和 2010 年发展纲要》，1998

5. 《电力企业计算机管理优化与决策系统实用化验收导则（试行）》，中国电力信

息中心，1998

6. 《关于加强电力信息系统建设和管理的若干规定》，能源部信息中心，1992 7. 《信息分类与代码设计》，能源部信息中心，1992 8. ANSI/IEEE 472 冲击电压承受能力导则

9. ANSI/IEEE 488.1-1987 可编程序设备的数字接口 10. ANSI/NEMA ICS 4-1993 工业用接线板 11. ANSI/NEMA ICS 6-1993 工业控制和系统附件 12. ANSI/NFPA 70-2001 国家电气规程

13. ANSI/NFPA 8502 多燃烧器锅炉炉膛防内爆和外爆

14. ANSI/NFPA 85F 制粉系统的安装及运行，美国电气和电子工程师（IEEE） 15. EIA RS-232-C 数据端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设

备之间的接口，美国仪器学会（ISA） 16. ISA IPIS 68 热电偶换算表

17. ISA RP55.1 数字处理计算机硬件测试，美国科学仪器制造商协会（SAMA） 18. SAMA PMS22.1 仪表和控制系统的功能图表示法，美国电气制造商协会

（NEMA）

19. UL 1413-1999 电视类设备用高压元件 20. ANSI/UL 44-2002 橡胶绝缘电线和电缆

21. 电力部《“九五”期间计算机管理优化与决策系统建设规范》 22. 电力部《电力行业计算机管理优化与决策系统总体设计规范》 23. 电力部《全国电力计算机信息网络建设规划》

24. 国标 GB 8567-1988《计算机软件产品开发文件编制指南》 25. 国标 GB/T 8566-1995《信息技术软件生存期过程》 26. 国标 GB2887-1989《计算站场地技术条件》

27. 国标 GB6650-1986《计算机机房用活动地板技术条件》 28. 国标 GB8566-1988《计算机软件开发规范》

29. 国标 GB8567-1988《计算机软件产品开发文件编写指南》 30. 国标 GB9361-1988《计算站场地安全要求》 31. 国标 GB9385-1988《计算机软件需求说明编制指南》

32. 国标 GB9386-1988《计算机软件测试文件编写规范》中有关国标编码规范部分 33. DIN EN ISO 10007-1996 质量管理.配置管理指南

34. 国家机械电子工业部 ZB No.4 009-1988《工业自动化仪表盘通用技术条件》

GB12056-1989 idt ISO6548《数据处理过程计算机系统和技术过程之间接口》 35. 国家能源部 1992 年 89 号文件（附件）《大型火电机组仿真培训装置技术规范》 36. 美国标准 ANSI/ISA S77.20-1993《火电站仿真机的功能要求》

37. 企业最新制造标准：QB/44040027164-2000（Q/AFtech/S-1.1-2000）《火电站仿

真机的制造标准》

38. GB4943-2001 信息技术设备的安全

39. GB/T12504－90 计算机软件配置管理计划规范 40. GB/T13702-92 计算机软件分类与代码 41. GB/T14079－93 软件工程术语

42. GB/T15629.3－1995 中华人民共和国计算机信息安全保护条例 43. GB/T15532-1995 计算机软件单元测试 44. GB2423 电工电子产品基本环境试验规程

45. GB/T50311-2000 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 46. GB/T50312-2000 建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范 47. TIA/EIATSB-67 无屏蔽双绞线 UTP 端到端系统功能检测标准 48. ISO/IEC11801 国际标准组织结构化布线标准 49. ANSI/EIA/TIA-568-A 大楼通信布线标准

50. DL5003-1991(2005) 电力系统调度自动化设计技术规程 51. DL476-1992(2005) 电力系统实时数据通信应用层协议 52. DL/T621-1997(2005) 交流电气装置的接地

53. 中华人民共和国国家经济和贸易委员会第 30 号令：电网和电厂计算机监控系

统及调度数据网络安全防护规定，2002 年 6 月 8 日 54. GB/T 12504-90 计算机软件质量保证计划规范 55. GB/T 14394-93 计算机软件可靠性和可维护性管理 56. GB/T 14079-93 软件维护指南

57. GB/T 14085-93 ISO 8790-1987 信息处理系统计算机系统配置图符号及约定 58. GB/T 15853-1995 软件支持环境

59. GB/T 17859-1999 计算机信息系统安全保护等级划分准则

60. GB/T 17678.1-1999 CAD 电子光盘存储归档与档案管理要求（电子文档归档和

档案管理部分）

61. GB/T 10184-1988 电站锅炉性能试验规程

62. GB/T 8117-1987 电站汽轮机热力性能验收试验规程 63. GB 50168-92 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 64. CECS 81:96 工业计算机监控系统抗干扰技术规范

65. DL5009.1-2002 电力建设安全工作规程（火力发电厂部分） 66. DL5000-2000 火力发电厂设计技术规程

67. DL/T5190.5-2004 电力建设施工及验收技术规范 第 5 部分：热工自动化

68. DL/T467-2004 电站磨煤机及制粉系统性能试验 69. DL/T701-1999 火力发电厂热工自动化术语 70. HTTP 超文本传输协议

71. IEEE802.X 局域网标准 美国电气和电子工程师协会（IEEE） 72. NEMA4 室外标准面板保护系统 美国电器制造商协会（NEMA） 73. NEMA12 室内标准面板保护系统 美国电器制造商协会（NEMA）

74. SAMA PMS 22.1 仪表和控制系统功能图表示法 美国科学仪器制造商协会

（SAMA）

75. Standard for Steam Surface Condensers，1995 热交换协会(HEI) 76. TCP/IP 网络通讯协议

77. DL/T 5226-2005 火力发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规定 78. DL/T 924-2005 火力发电厂厂级监控信息系统技术条件 79. DL/T 904-2004 火力发电厂技术经济指标计算方法 80. DL/Z 870-2004 火力发电企业设备点检定修管理导则

81. 《电力二次系统安全防护规定》电监会 5 号令，2005 年 2 月 1 日

82. 遵循中国国电集团公司的相关管理制度、管理办法以及技术规范，主要包括：

? 中国国电集团公司广域网络系统管理办法（试行） ? 中国国电集团公司广域网机房管理制度（试行）

? 中国国电集团公司广域网络系统故障申报处理流程管理制度（试行） ? 中国国电集团公司广域网络系统接入管理办法（试行） ? 中国国电集团公司信息安全规范（试行） ? 中国国电集团公司 IP 地址编码规范（试行） ? 中国国电集团公司域名（DNS）编码规范（试行） ? 中国国电集团公司 VOIP 语音编码规范（试行） ? 中国国电集团公司广域网络系统网络拓扑规范（试行） ? 中国国电集团公司广域网络系统路由策略与协议规范（试行）

第2章 总体结构

2.1 规划的总体目标

明确要求，理清思路是电厂信息化建设的前提，是电力信息化能否继续保持 持续化发展的关键，我们的电厂信息化建设规划目标即对电厂信息化建设路线进 行思路性探讨，对电厂信息化的构建要素进行描述，从而提出对发电企业内部和 外部全方位管理的整体规划。

规划所涉及的内容包括： 1. 硬件及网络集成环境的规划； 2. 安全保障体系建设；

3. 电厂信息化的应用系统体系架构； 4. 电厂信息化的编码体系的规范和统一； 5. 应用系统功能界定； 6. 分步实施建议； 7. 各层应用系统接口标准。

2.2 电厂信息化结构模型

电厂信息化由六大功能系统构成，分别是广义控制系统（广义 DCS）、厂级监 控信息系统（SIS）、仿真研究系统（SIMU）、管理信息系统（MIS）、视频监控系 统（VMS）、决策支持系统（DSS）。广义控制系统是生产过程控制层，用于电厂 生产过程的控制和调节。底层是生产设备，由主、辅设备以及监控设备等组成， 是电厂生产流程的基本单元。厂级监控信息系统是为全厂实时生产过程综合优化 服务的生产实时管理和监控的信息系统，一方面，SIS 系统采集生产实时数据，实 现性能计算与分析、故障诊断、负荷分配指导等功能；另一方面，将机组状态信 息和性能信息发送给上层的 MIS 系统。SIS 系统处于具有高精度、高速度、高可 靠性要求的 DCS 系统与实时性要求不高的 MIS 系统之间，是电厂信息化架构中的 过渡系统。管理信息系统以安全、经济管理为重点，实现电厂包括基建期管理在 内的全生命周期管理，实现电厂生产、经营管理的全面信息化，并根据电厂内部、 外部的信息,以全厂为对象构建统一的查询体系，向用户提供一致的查询、分析服 务，对电厂的生产、经营目标和发展规划寻求整体最优，提出决策支持。视频监 控和视频会议系统提供远程图像监视和远程会议功能，该层是涉及数据库管理技

术，统计搜索技术，模拟模型技术，网络安全技术等综合应用技术。 硬件、网

络及系统集成环境系统，以面向生产控制系统的实时数据库，以面

向生产管理系统的关系数据库，以面向数据主题的电厂数据仓库构成了电厂信息 化的数据库支持系统。通过千兆以太网为代表的先进组网技术,结合 Qos、系统- 网络-终端三级安全策略、目录管理统一认证等先进技术,构成了电厂信息化的计算 机网络支持系统。

图 2-1 电厂信息化结构模型

2.3 电厂信息化总体功能结构

电厂信息化总体功能结构指明了建设的具体内容、各个组成部分之间的关系 以及它们在应用体系框架中的位置。

8) 先进控制技术 能实现先进控制算法，如：预估、神经元、模糊

控制技术等； 9) 专用控制技术

能用专门的技术手段安全嵌入专门控制软件，如：低 Nox 排放控制软件、 汽温控制软件、磨煤机控制软件等。 10) 优化控制技术

采用技术手段，支持来自 SIS 高级专业软件提供的优化目标，实现优化 控制。

第4章 厂级监控信息系统（SIS）

4.1 定义和范围

厂级监控信息系统（SIS）是电厂信息化的重要组成部分，其基于生产过程信 息实时/历史数据库，结合现代信息技术和电厂生产的专业知识、经验，实现对生 产过程的综合优化，是以运行为主线的决策支持系统。

SIS 以通讯方式采集电厂生产实时数据，这些数据来自生产过程的 DCS、PLC 等自动化系统。SIS 对这些数据处理并按照需求与仿真系统、MIS 系统共享。

SIS 使用单向隔离方式和 MIS 通讯，并在 MIS 一侧设立镜像服务器用于 WEB 发布，通过局域网和 Internet 以 B/S 方式实现在 MIS 侧的 SIS 应用。SIS 还通过专 门的 API 为 MIS 提供数据存取服务。

SIS 应用包括数据采集与处理，运行工况监视与查询，运行统计与考核，性能 计算与分析，运行优化，负荷优化分配，控制系统优化，应力与寿命管理，设备 可靠性管理，设备状态监测，机组在线性能试验，系统管理。

4.2 系统建设原则

SIS 是全厂信息化建设的基础，又处在发展阶段，因此，在设计时应考虑全厂 信息化的整体需求和系统扩展需求。系统建设应遵循以下原则：

? 统一规划、分步实施：应充分考虑国电集团信息化的可能需求，考虑 SIS

技术正在发展的自身特点，立足于电厂全局，与全厂信息进行综合考虑与 规划，符合全厂网络布局，并保留充分的扩充可能性；根据 SIS 技术现状 和自身特点，应将 SIS 系统建设划分为多个阶段，分步实施、分步使用、 分步受益，随着专业领域技术的发展不断充实系统功能，同时利用分步使 用积累的应用经验不断完善系统。 ? 先进性与实用性兼顾：应考虑 IT 产品的自身特点，以满足现有需求并留

有适当裕量为准则，切忌盲目追求高、精、尖产品，避免浪费性投资。 ? 系统安全：多层次、多角度考虑 SIS 网络的安全问题，严格保护 SIS 网络、

服务器和相关的接口站，而且 SIS 的运行绝不能影响下层控制网络系统， 不得对控制系统的工艺过程进行直接控制。 ? 数据安全：数据是 SIS 的基础，应采用高可靠的数据接口通讯机制、网络

和存储机制保障数据的传输、存储安全。

? 符合通行标准：系统设计与实施必须符合国际标准、国家标准和行业标准

等。 ? 充分考虑可扩展性：必须考虑硬件设备的可扩展性和软件模块的灵活性，

以适应系统将来的发展规模。 ? 易用性：应采用主流技术的软件架构，充分考虑用户的使用习惯，使用户

能以最快捷的方式获取需要的信息。

4.3 系统功能

厂级监控信息系统功能一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

功能 数据采集与处理 运行工况监视与查询 运行统计与考核 性能计算与分析 运行优化 负荷优化分配指导 控制系统优化 应力与寿命管理 设备状态监测 设备可靠性管理 机组在线性能试验 系统管理 备注 4.3.1 数据采集与处理

对底层控制系统生产过程数据进行采集，统一时标、描述、量纲，在实时/历 史数据库中记录机组生命周期的运行过程信息。

主要包括以下功能：

? 实时数据采集，从 DCS、PLC 等数据源中实时采集数据，数据库标签命

名采用与电厂一致的编码方式，采样间隔时间不大于 1 秒；

? 数据压缩存储，根据应用需求设置各数据标签的采样频率、数据精度、安

全等级、压缩比等参数，历史数据存储容量应大于一个大修周期，可定期 或不定期采用光盘或磁带方式备份；

? 压缩数据的恢复，从接受压缩数据提取指令开始，解压缩，网络数据传输，

到数据输出的一系列动作所需要的时间应小于 2 秒；

? 数据正确性判断，采用信号处理技术、硬件冗余与分析冗余技术对实时数

据进行正确性判断，给出状态标志； ? 时间戳管理，实时/历史数据库中数据值的时间戳与现场中物理值的时间 戳

相差不超过预定义的最大时间间隔，其计算点的时间戳在允许的范围之 内，并确保分布数据源的数据时间戳的一致性； ? 数据库在线维护，对不能自动采集的数据，能够提供手动输入，但不允许

对自动采集的数据进行任何修改； ? 数据运算与统计，对参数进行常规数学计算如加、减、乘、除等，并对时

间段内参数进行统计运算如最大值、最小值、平均值等。 4.3.2 运行工况监视与查询

由过程监视、事件记录、实时趋势显示、历史趋势显示和数据查询五个部分 组成。

4.3.2.1 过程监视

实现对全厂运行状况及运行状态的监视，以趋势图、棒状图、相关参数组等 方式表现机组运行参数、各个机组效率、公用系统及主要辅机出力与能耗等技术 经济指标，并可以针对使用人员的不同需求，完成画面、表格等表现方式的调整。 支持 Web 方式发布。

主要包括以下功能：

? 运行系统过程监视，包括再现 DCS 画面的各种生产工艺流程监视图； ? 显示生产过程数据，显示设备状态、报警信息、经济指标、运行指导、机

组性能试验等信息； ? 多种表现方式，能够以趋势图、棒状图、相关参数组等多种形式进行画面

及表格显示，并能给操作人员提供必要的在线帮助信息； ? 输入合法性检查，对人工输入内容的合法性进行判断，并采取有效措施防

止非正常输入情况下的死机和程序失控现象； ? 满足工艺需要，模拟图及单画面动态数据量能满足监视要求，实时数据刷

新周期不超过 5 秒，画面刷新周期不超过 5 秒，画面支持符合国标的汉字 编码，色标符合生产工艺流程常规要求。

4.3.2.2 事件记录

实现 DCS 过程报警信号、状态参量、操作指令等的长时间存储与任意检索。 主要包括以下功能：

? 事件记录及检索，包括 DCS 过程报警信号、状态参量、操作指令等； ? 报警处理，对报警信息进行分组，报警可分优先级进行处理并可以手动或

自动的方式进行过滤，当出现规定报警时，及时通知有关人员（E-MAIL、 手机短信等方式）。 4.3.2.3 实时趋势显示

对机组运行重要参数等以实时变化趋势图的方式显示，并包含参数点的描述。 主要包括以下功能：

? 每幅趋势画面可定义最多 8 条实时趋势； ? 实时趋势画面可由用户自由组态； ? 实时趋势画面可自由配置画面的坐标，颜色，线性等； ? 坐标轴可任意缩放，定位。 4.3.2.4 历史趋势显示

根据数据点 ID 号、中文标签描述等进行精确查询（模糊查询），并实现方便 快捷的参数历史趋势调用，完成对参数的历史回放和参数曲线生成比较。

主要包括以下功能：

? 方便的显示选项，如历史时间段、曲线颜色等； ? 提供单屏至少 8 条历史趋势的回放；

? 曲线显示通过鼠标可以方便地对指定显示区域进行任意缩放； ? 可以进行双重坐标轴比较； ? 可以根据需要将数据输出到 Excel，进行各种运算；

? 可实现定制功能，显示任意参数任一时间区段的趋势图。 4.3.2.5 数据查询

以列表、曲线等方式查询实时/历史数据库中的归档数据，并可方便地按时间 /标签检索某一时间段内有关参数的变化情况，譬如生产指标、设备状态、操作记 录等。

主要包括以下功能：

? 按一定时间间隔检索各机组全部或部分数据，包括过程参数、设备状态、

报警信息、操作指令等； ? 归档数据可以从任意一台客户机上授权后检索，检索方式包括按时间段、

按数据标签、按报警情况、按数值、按状态等，以及上述各项的组合（与、 或）。 4.3.3 运行统计与考核

由运行统计与考核、生产日志和自动报表三个部分组成。

4.3.3.1 运行统计与考核

对参与统计考核的安全经济参数进行连续监视与统计分析，可以按值、日、 月、季、年等方式分别查询，形成各种报表。支持 Web 方式发布。

主要包括以下功能：

? 运行指标按值、日、月、年统计； ? 可按用户定义运算法则，将运行指标转化为量化考核指标； ? 对启/停温升/降速率、运行超温（包括金属壁温等）、燃油量等进行考核； ? 运行小指标竞赛考核； ? 对峰、谷、平电量进行统计、考核。 4.3.3.2 生产日志

实现生产日志自动记录，包括运行日志、机组长日志、值长日志。 主要包括以下功能：

? 从实时/历史数据库中采集数据，按用户自定义方式自动填写日志记录； ? 日志自动记录功能除了自动采集相关数据外，还应该提供手工输入方式。

4.3.3.3 自动报表

实现自动生成日报表、月报表以及事件报表等。在报表中，可以选择当前值， 也可以是统计值，还可以是任何时间段内的计算值。报表格式可以实现用户自定 义功能。支持 Web 方式发布。

报表包含以下内容，但不限于这些内容： ? 生产日报； ? 生产月报；

? 节能统计报表； ? 运行值际竞赛（考核）报表； ? 电量报表； ? 可靠性指标报表。 4.3.4 性能计算与分析

由性能计算和耗差分析两个部分组成。

4.3.4.1 性能计算

实时对机组级和厂级的运行经济指标进行计算和分析。 机组级性能计算和分析的项目至少包括：锅炉效率、汽轮机热耗率、高压缸

效率、中压缸效率、低压缸效率、再热器压损、飞灰含碳量、驱动给水泵汽轮机 的用汽量、厂用电率、凝汽器真空、凝结水过冷度、清洁系数、各加热器端差、 过热器减温水流量、再热器减温水流量、燃料发热量、辅汽用汽量、机组补水率、 轴封漏汽量、空气预热器效率（空气侧、烟气侧）、空预器漏风系数、漏风率、高 加投入率、汽泵投入率、各加热器温升（高加、低加、凝汽器）、给水泵性能、锅 炉各项热损失（排烟温度损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、 散热损失、灰渣热损失）、发供电煤耗、机组热效率、主要辅机单耗和耗电率；

厂级性能计算和分析的项目至少包括：全厂供电标准煤耗、全厂发电标准煤 耗、全厂供电量、全厂发电量、全厂厂用电率、发电机电压品质、全厂发电机氢 压、全厂燃料量、全厂燃油量、全厂补给水量、全厂汽水品质指标、全厂辅助用 汽量、全厂设备可靠性指标、机组负荷、燃料发热量、汽耗。

4.3.4.2 耗差分析

基于机组耗差计算完成机组的性能分析，计算值与相同工况下设计值、同类 型机组先进值、本机组历史最优值进行比较，分析出偏差产生的原因和改进的措 施。

耗差分为三部分：

? 可控耗差 包括主汽压力温度、再热器温度、锅炉排烟温度、烟气含氧量、

飞灰含碳量、汽泵用汽量、厂用电率、凝汽器真空、最终给水温度、各加 热器端差和温升、过热器和再热器以及减温水流量； ? 半可控耗差 包括送风机、引风机、一次风机单耗、制粉单耗、除尘单耗、

化水、输煤、除灰单耗、给水泵单耗、循环水泵单耗、机组运行成本（煤

耗*单价）、机组负荷；

? 不可控耗差 包括再热器压损、燃料发热量、高、中、低压缸效率、调节

级效率、各段抽汽效率、辅汽用量、机组补水率、凝结水过冷度、轴封漏 汽量。 4.3.5 运行优化

由工况分析、操作指导、吹灰优化、锅炉燃烧优化、凝汽器冷端优化五个部 分组成。

4.3.5.1 工况分析

对单元机组和外围控制系统典型工况分析，建立典型工况模型，进而进行最 佳工况寻优，给出典型工况优化运行方案及经济性评价，对当前过程进行评估与 指导。

主要包括以下功能：

? 状态快照，截取任意时刻机组系统状态参数，并可在画面中显示； ? 建立不同负荷条件下典型工况数据库； ? 分析比较实际工况，通过过程图、表格和趋势图三种方式查看相关参数的

实际值和最优值的差异。 4.3.5.2 操作指导

本着实用、可操作的原则，结合机组全面优化调整试验结果，完成机组启/停 操作指导、优化运行曲线操作指导。 主要包括以下功能：

? 启/停工况优化指导； ? 运行工况优化指导。 4.3.5.3 吹灰优化

依据减温水量、各换热器温差、空预器出入口压差等参数，计算受热面实际 污染程度，提出水冷壁、过热器、再热器、空气热预器、省煤器吹灰指导建议。

4.3.5.4 锅炉燃烧优化

通过建模、目标值预测和优化结果验证等，以降低污染排放、提高锅炉热效

率为目标，指导运行操作。

4.3.5.5 凝汽器冷端优化

根据机组负荷、凝汽器真空，结合循环水泵运行工况以及能耗进行综合分析， 通过分析机组冷端总耗差值，为运行人员提供降低冷端耗差操作指导，实现优化 运行。

4.3.6 负荷优化分配指导

在保证机组安全和满足电网负荷的前提下，通过综合分析进行负荷二次分配 指导。最大限度地减少机组主、辅机设备的寿命损耗，降低全厂供电煤耗。

主要包括以下功能：

? 在全厂调度只调最大电力、最小电力的模式下，可进行负荷二次分配；全

厂负荷调度应有实时负荷调度和时段负荷调度两种方式，并需具有三种运 行模式，即手动模式、自动发电控制（AGC）模式和 96/288 点负荷曲线 模式； ? 发电量辅助决策，自动获取发电计划，辅助运行人员调整单机负荷做到压

线运行，有效控制违约，并实现抢发电量； ? 辅助车间的调度，主要包括机组启停、循环水、化学水、凝结水及凝汽器

清洗的调度等； ? 发电变动（动态）成本分析，提供煤耗和水耗数据给 MIS。

4.3.7 控制系统优化

由控制系统诊断和控制系统优化两个部分组成。

4.3.7.1 控制系统诊断

利用数据处理及控制、诊断技术，实现系统传感器、执行器故障的自动诊断， 协助相关人员查找故障部件及故障原因，给出故障隐患和故障预测，提供故障处 理指导。

主要包括以下功能：

? 对 DCS 所涉及的各个自动化环节投入情况进行计算，包括自动投入率、

保护投入率、测点故障统计等； ? 变送器、传感器、执行器、数据网络等故障诊断； ? 控制装置故障诊断（定位）。

4.3.7.2 控制系统优化

在线获得机组实时运行数据，并对数据进行分析，在此基础上实现系统建模、 系统分析、参数整定、故障诊断等。

主要包括以下功能：

? 利用实时数据，求取对象模型； ? 初步确定调节参数。 4.3.8 应力与寿命管理

根据工艺系统和设备本体参数的变化，对工作在恶劣环境下的重要部件和设 备进行应力计算、分析和预测；也可按一定周期对过程的历史数据进行评估并将 计算结果存储、积累起来，以便从中推导出总体损坏因数，为机组（设备）状态 检修提供参考。设备包括汽包、管道、换热面（过热器、再热器、省煤器、除氧 器）、转子、汽缸、螺栓等。

主要包括以下功能：

? 累计超温、超压时间，超温升/降、超压升/降时间； ? 统计一年中累计运行寿命、折算寿命时间； ? 统计剩余寿命； ? 计算、分析设备热应力； ? 汽轮发电机组振动诊断管理，进行汽轮机发电机组振动分析、故障诊断及

处理指导。 4.3.9 设备状态监测

通过对设备参数的全过程监控，为设备状态检修提供决策支持。 主要包括以下功能：

? 设备启/停统计，累计运行时间； ? 监测设备参数变化情况，包括历史记录、参数曲线等； ? 设备性能预测，进行安全余量计算以及劣化分析，并进行设备故障预报警； ? 主机和主要辅机故障诊断，监视主、辅设备运行参数，当运行参数偏离正

常值时，分析其原因，以此为基础进行在线运行故障的诊断，提供具体对 策和处理措施，指导运行人员进行运行调整和处理； ? 设备检修提示，根据累计运行时间、劣化状况，提供状态检修决策支持。

4.3.10设备可靠性管理

由设备可靠性指标统计分析、定期切换试验和设备检修辅助决策三个部分组 成。

4.3.10.1 设备可靠性指标统计分析

计算全厂主要设备、辅助设备的可靠性指标，包括计划停运系数、非计划停 运系数、强迫停运系数、可用系数、运行系数、机组降低出力系数、等效可用系 数、利用系数、出力系数、强迫停运率、非计划停运率、等效强迫停运率、强迫 停运发生率、平均计划停运间隔时间、平均非计划停运间隔时间、平均计划停运 小时、平均非计划停运小时、平均连续可用小时、平均无故障可用小时等，并分 析影响设备可靠性的原因。

主要包括以下功能：

? 可靠性数据从实时/历史数据库中自动采集，包括机组、辅机事件数据和

发电量数据，克服只能依靠人工录入的方式才能获得这些数据的问题； ? 依据设备可靠性指标的定义和计算模型，计算可靠性指标； ? 以饼图、棒图等方式完成对设备的指标分析、历史同期对比以及同类型设

备可靠性指标对比。 4.3.10.2 设备定期切换试验管理

对需要进行定期切换试验的设备进行时间设置，系统产生切换提示。试验完 毕后，以曲线方式为运行管理及运行操作人员提供切换试验前后数据的分析比较； 同时，记录试验操作，自动生成试验报告。

主要包括以下功能：

? 定期切换试验计划可以配置，并能发送通知提醒运行人员进行切换试验； ? 对需要进行监视的设备参数可以组态； ? 以曲线等方式进行切换试验前后数据的分析比较； ? 记录切换试验操作，并自动生成切换试验报告。 4.3.10.3 设备检修辅助决策

依据对设备可靠性评价指标等数据的分析、评估，确定设备的薄弱环节和潜 在性故障，为设备的检修计划提供决策支持。

主要包括以下功能：

? 通过对设备可靠性评价指标以及状态数据的分析、评估，确定设备的薄弱

环节和潜在性故障； ? 将设备故障进行分解、细化，为检修计划提供决策支持。 4.3.11机组在线性能试验

通过性能试验的监视画面组织好各项性能试验项目的条件界面，给操作人员 提供必要的在线帮助信息，试验完毕后自动生成性能试验报告并存储。

? 在线性能试验包括锅炉性能试验、汽机性能试验、凝汽器性能试验、空气

预热器漏风率试验、真空严密性试验、转机（风机、发电机）转子温度试 验； ? 综合评价试验包括全厂能量平衡试验、评价机组大、小修效果试验和对改

造设备及系统进行改造前后特性试验。 4.3.12系统管理

实现对整个 SIS 系统本身的管理以及外部接口管理。 主要包括以下功能：

? 网络管理，用于节点配置变更，防病毒、防入侵等，并对节点状态和数据

采集状态进行监视； ? 模型修正管理，对数据计算模型进行分析、修正，保证主要算法生命周期

内的精度； ? 远程技术服务网络连接，与远程技术服务网络系统进行整合，为其提供可

靠的实时/历史数据，促进火电厂远程技术服务的开展； ? 仿真研究系统连接，与仿真研究系统进行整合，通过 SIS 提供的数据，仿

真机组运行，分析机组性能的变化等。

4.4 系统组成和结构

SIS 由系统平台、基建期应用软件、生产期应用软件三部分组成。 系统平台包括硬件环境和软件环境。

? 硬件环境的主要设备包括：系统网络、服务器、存储设备； ? 软件环境的主要组成包括：操作系统、数据库、网管软件； 基建期应用软件包括：数据采集与处理、运行工况监视与查询、运行统计与 考核、性能计算与分析、设备状态监测、机组在线性能试验、系统管理； 生产

期应用软件包括：运行优化、负荷优化分配、控制系统优化、应力与寿

命管理、设备可靠性管理等。 系统基本构成和结构如图所示

。

信息发布（B/S、C/S） 发布组态 运 行 工 况 监 视 与 查 询 运 行 统 计 与 考 核 性 能 计 算 与 分 析 运 行 优 化 负 荷 优 化 分 配 控 制 系 统 优 化 应 力 与 寿 命 管 理 设 备 状 态 监 测 设 备 可 靠 性 管 理 机 组 在 线 性 能 试 验 系 统 管 理 数据代理 实时/历史数据库

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COM 数据采集与处理

API OPC ODBC 图

4 -1 SIS 软件架构图

4.4.1 系统总体要求

? SIS 网络应根据实际需要和技术发展，统一规划、分步实施、节约成本，

并能够不断更新、完善和升级。 ? 系统应高度整合电厂软硬件资源，其系统组态设计、软硬件设备选型坚持

经济实用、安全可靠、先进成熟、通用性强及可扩充的原则。 ? SIS 通过全厂远程终端设备（RTU）与电力系统的能量管理系统（EMS）

进行信息交换，从 EMS 通过 RTU 以硬接线方式，接收总负荷指令进行机 组间负荷优化分配。 ? SIS 与生产控制系统间应分别设置独立的网络，信息流按单向设计，只允

许生产控制系统向 SIS 发送数据。

? SIS 网络应独立于管理信息系统（MIS）网络进行配置，信息流按单向设

计，只允许 SIS 向 MIS 发送数据。

? 在应用层面上发出调用一个常用画面或者表格的历史数据显示，从接收指

令、提取压缩数据、解压缩、网上数据传输、到数据输出的一系列动作所 需要的时间不应大于 2 秒。 ? SIS 可用率应不低于 99.9%。

? SIS 数据库服务器、各功能站、客户机、接口机、网络等设备统一采用机

架式并布置于专用 SIS 机柜中，通过切换器共用统一配置的显示器、键盘 及鼠标等外设，使得 SIS 硬件整体布置外观简洁、易于操作，同时节约成 本、简化管理维护。

单向隔离 数据库服务器系统 MIS Web服务器 应用服务器 SIS 冗余 双网 M e d a C o n v e e M e d a C o n v e e 应用服务器 管理站 值长站 值长站 教练机 学员站

单向隔离 交换机 交换机 SIS冗余 双网 #1 接口站 #1 DCS #2 接口站 DCS #2 输煤接口站 PLC 输煤 其它接口站 其它系统 仿真服务器

4-2 SIS 网络结构图

4.4.2 实时/历史数据库系统

? 实时/历史数据库系统至少应具备以下四个组成部分：数据采集、数据存

储、数据库管理、数据应用。 ? 实时/历史数据库服务器配置高性能、高可用性、升级便捷和维护方便的

企业级数据库服务器。 ? 实时/历史数据库平台应采用开放式体系结构和分布式系统设计，其配置

满足 SIS 和电厂信息系统综合应用的要求。

? 数据库服务器系统应可支持多服务器集群结构或分布式服务器结构。 ? SIS 应可采用容错计算机或冗余配置的服务器作为数据库服务器系统。采

用冗余配置的服务器作为数据库服务器系统时采用集群或热备工作方式， 以满足故障自动切换功能，保证可靠性要求。 ? 数据库服务器配置可热插拔的冗余硬盘驱动器、可热插拔的冗余电源以及

可热插拔的冗余风扇。

? 数据库软件系统标签总量应能根据电厂规模配置，系统可组态的标签量不

小于输入标签量的 1.5－2 倍，并可根据电厂的发展容易地进行扩展。 ? 实时/历史数据库数据在线存储时间应满足机组一个大修期的要求。 ? 采用有损压缩的实时/历史数据库，其所存储数据的标准偏差不大于 0.3%。

从安全或经济角度考虑，对于需精确计量的参数或保证二次计算结果精确 度的参数，无论是实时数据还是历史数据都不推荐进行数据有损压缩，以 保证计算结果对生产过程实施指导的有效性。 ? 能提供数据库在线维护功能；对不能自动采集的数据，能够提供手动输入，

但不允许对自动采集的数据进行任何修改。 ? 数据库服务器平台应支持实时/历史数据库数据文件的备份、恢复功能、 归

档文件的创建、复制、删除、备份等管理功能，以支持数据的二次计算 及其结果数据的存储功能。 ? 实时/历史数据库平台应能够提供对已有历史数据的移植及扩容的可行方

案。 ? 数据库服务器平台应提供经济存储或者优化存储的手段，提供数据压缩方

法，以及用户可对压缩能力选择的途径。在保证数据精度的基础上具有高 效的数据压缩能力。 ? 数据库服务器平台应能提供计算引擎或者计算接口，支持数据的二次计算

能力。 ? 实时/历史数据库平台应支持数据的回取，并具有高效的数据检索速度。 ? 数据标签至少应能定义浮点型、布尔型、整型与字符串型四种基本数据类

型，用于满足火力发电厂所有数据类型需要，反映过程数据的全部属性， 能单独或者批量进行标签组态；系统能提供数据标签在线维护功能，包括 创建、更新、删除、查询、数据标签点。标签点的定义能支持中文描述。 ? 实时/历史数据库平台应具有高效的采集事务的能力并满足原始性与一致 性

要求，采集事务具有周期方式和事件触发方式，周期方式的周期不大于 1 秒，每秒实时/历史数据查询的事务吞吐量满足 SIS 的要求。事件触发方 式能实时响应。 ? 实时/历史数据库软件应能使用结构化查询语言 SQL 查询服务器信息、数

据标签属性以及实时/历史数据库、二次计算数据和统计数据等。 ? 数据服务器平台应能支持基于角色的用户权限管理，用户只能在相应的授

权范围内管理或使用数据库。 ? 确保实时/历史数据库中数据值的时间戳应与现场物理值的时间戳相差不

超过预定义的最大时间间隔；其计算点的时间戳应在允许的范围内；确保

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